Boîte d'évasion de la quarantaine (l'ennui) : 7 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Ce projet a été mon projet personnel de quarantaine Arduino. J'y ai travaillé régulièrement pendant les premières semaines de quarantaine, mais j'ai ensuite rencontré des problèmes avec des servomoteurs que je ne pouvais pas facilement résoudre, alors je l'ai mis de côté pendant quelques semaines. Mais maintenant que notre état commençait à s'ouvrir à nouveau, j'ai décidé: Plus besoin de tergiverser; il est temps que j'en finisse !

Je suis programmeur informatique et consultant en bases de données de jour, mais je suis fasciné par les salles d'évasion et les énigmes. Bien que je n'aie aucun intérêt à construire des projets Arduino qui répondent à des besoins qui ont déjà été traités commercialement (pourquoi est-ce que je construirais une veilleuse à capteur de lumière quand je peux en acheter une pour quelques dollars au magasin ?), quand j'ai décidé de construire la mienne salle d'évasion maison pour des amis à la fin de l'année dernière, apprendre à utiliser un Arduino dans des puzzles d'évasion personnalisés est soudainement devenu quelque chose qui m'intéressait. Cela dit, je ne suis pas du tout ingénieur électricien et j'apprends à souder et à utiliser correctement les composants électriques a souvent été un défi ! Dieu merci pour la pléthore d'exemples et de documentation Arduino sur Internet !

Donc environ une semaine avant que la Caroline du Sud ne soit verrouillée. Je parcourais les allées de mon magasin Goodwill local et je suis tombé sur une boîte en bois avec des étagères, une porte et des crochets. Je ne savais pas tout de suite pourquoi la boîte était conçue, mais j'ai pensé qu'avec un Arduino dedans, cela pourrait faire un bon accessoire dans la salle d'évasion maison que je prévoyais pour des amis dans un proche avenir. Après l'avoir ramené à la maison, je l'ai finalement reconnu pour ce que c'était: une borne de recharge / courrier / clé surdimensionnée. Moins d'une semaine après cette virée shopping, on nous a dit de « rester à la maison », et j'ai jeté un autre coup d'œil à la boîte. J'ai pensé que cela pourrait peut-être devenir plus que ce que j'avais pensé à l'origine. J'ai pensé qu'avec tous les côtés et compartiments séparés, cela pourrait peut-être être transformé en une boîte de puzzle en plusieurs étapes qui pourrait être partagée avec des amis ou des enfants pendant la quarantaine au lieu d'une véritable salle d'évasion à contact étroit. Étant donné que la boîte elle-même est essentiellement un panneau de particules avec une jolie finition, je voulais concevoir quelque chose qui nécessitait des modifications minimales de la boîte afin qu'elle n'ait pas besoin de retouches ou de peinture pour couvrir les trous ou les rayures. J'avais donc besoin que mes puzzles fonctionnent avec l'architecture existante des côtés de la boîte. Je voulais aussi concevoir suffisamment de puzzles pour avoir l'impression que chaque côté de la boîte était impliqué dans au moins un puzzle. Je l'ai donc regardé pendant quelques jours et j'ai réfléchi… Dans chaque section ci-dessous, je partagerai mes réflexions initiales, mes plans et mes solutions ultimes pour les différents côtés de la boîte. La dernière section résumera la séquence de lecture du début à la fin et fournira mon code Arduino. En fin de compte, j'ai pu insérer 8 puzzles distincts sur la boîte, ce qui me semblait être un nombre décent pour une petite boîte.

Espérons que si c'est le genre de chose qui vous intéresse, mes notes et photos pourraient vous donner quelques idées pour concevoir les vôtres.

Fournitures

Divers composants Arduino, y compris:

Carte ELEGOO MEGA 2560 R3 (hors marque Arduino Mega)

Loquet Solonoïde 6 Volts

2 ou 3 capteurs à effet Hall sans verrouillage

3 ampoules LED UV 10 mm

2 lasers rouges

Guirlandes lumineuses à DEL VISDOLL WS2801 Pixel (adressables individuellement)

3 interrupteurs à bouton-poussoir (interrupteurs sans verrouillage étanches 12/17 mm)

Mini lecteur mp3 HiLetgo (DFPlayer)

Haut-parleur pas cher

6 photorésistances / résistances dépendantes de la lumière 5mm

Module de relais Tolako 5 volts

Capteur de poids de cellule de charge numérique AuBreey 5Kg

Chargeur Anker PowerCore (pour alimenter les lumières et l'arduino)

Pile 9 volts (pour alimenter le solonoïde)

Fil (au besoin)

Adaptateurs (au besoin)

Cavaliers (au besoin)

Cartes PCB (au besoin)

Diverses résistances (au besoin)

Autres fournitures:

Petites serrures à combinaison

Petits sacs à fermeture éclair (qui peuvent être verrouillés avec des serrures ci-dessus)

Film plastique de différentes couleurs ou obscurités

Petits miroirs de type dentiste, télescopiques et pivotants

Rondelles et écrous

Stylo UV (encre invisible)

Petit jeton ou personnage utilisé pour tenir l'aimant (j'ai utilisé un contenant de baume à lèvres vide en forme de renard)

Ficelle

Aimants de terres rares

Papier

Chute de tissu

Chutes de bois

Étape 1: Le côté crochets de la boîte

Ma boîte contenait un côté avec deux crochets. J'aurais pu les retirer complètement, mais comme mentionné, la boîte elle-même était en panneaux de particules et j'essayais de la garder aussi exempte de cicatrices que possible. Alors à quoi pourraient servir les crochets sur le côté ? La réponse évidente était de leur accrocher quelque chose. Mais comment y accrocher quelque chose pourrait-il devenir un puzzle ? J'ai décidé que cela pourrait être une sorte de puzzle de poids. À l'origine, j'avais prévu d'attacher chaque crochet à une balance individuelle, mais après avoir étudié les capteurs de poids et de contrainte, je me suis rendu compte que je n'avais probablement pas de place pour deux capteurs dans la boîte et que n'en utiliser qu'un rendrait la programmation et le travail électrique beaucoup plus simples. Donc, même si je savais qu'un seul des crochets fonctionnerait réellement, je ne voulais pas que le joueur s'en rende compte lui-même. J'ai prévu de faire plusieurs articles de poids différents. Le joueur devrait utiliser une certaine logique ou des conjectures pour comprendre comment répartir ces objets de manière égale entre les deux crochets. Cela aurait été bien d'avoir de petits personnages ou objets en métal mignons mais lourds sur des colliers, mais j'ai choisi un itinéraire bon marché et j'ai opté pour diverses rondelles et écrous sur de la ficelle. Chaque boucle de ficelle de matériel est marquée d'un poids en grammes. Le joueur doit diviser le matériel en deux ensembles égaux et accrocher chaque ensemble à un crochet séparé pour résoudre le puzzle. Le capteur de poids que j'ai utilisé est un capteur de poids à cellule de charge HX711 de 5 kg. Sa plage de poids est probablement vraiment trop grande pour le travail, mais il fonctionne assez bien lorsqu'il est calibré. Il m'a fallu un bon moment pour comprendre comment mettre le capteur de poids dans la boîte afin qu'un crochet puisse tirer sur le capteur et qu'il puisse enregistrer le poids. Finalement, j'ai trouvé la configuration illustrée. Le côté statique du capteur est relié à un bloc qui est vissé à l'intérieur du boîtier. L'autre côté du capteur a un bloc plus petit attaché à sa partie supérieure dans lequel le crochet de l'extérieur de la boîte est vissé (tout au long du côté de la boîte). Cela nécessitait d'utiliser une vis plus longue et de rendre le trou dans lequel le crochet était initialement vissé fermement de l'extérieur beaucoup plus grand afin de donner un peu de souplesse à la vis du crochet afin que la contrainte sur elle puisse être détectée par le capteur de poids.

De l'extérieur, le crochet semble normal, mais il bouge suffisamment pour exercer une certaine pression sur le capteur de poids intérieur et donner une lecture précise (lorsqu'il est calibré).

Étape 2: Le grand côté de la poche de courrier de la boîte

Pour le côté de la boîte contenant une grande poche à courrier, je suis passé en revue un certain nombre d'idées. Finalement, j'ai décidé que je voulais utiliser des lasers quelque part sur la boîte, et c'est là qu'ils ont finalement été placés. Comme le compartiment haut est encastré, j'ai pu ajouter deux lasers en haut et deux photorésistances sur le côté gauche. Le joueur doit déterminer qu'il doit trouver un moyen (avec des miroirs) de diriger un laser sur chaque capteur simultanément. En plus de donner aux joueurs deux miroirs à main, je voulais que les joueurs puissent trouver un moyen de positionner les miroirs individuellement sans avoir besoin d'utiliser les deux mains pour tenir les miroirs. J'ai réfléchi à ce qui pourrait fonctionner pour faire cela pendant un long moment. Finalement, j'ai réalisé que les miroirs de dentiste pivotants pouvaient faire ce que je voulais. Je pensais que si leurs axes pouvaient être maintenus immobiles, leurs fonctions télescopiques et pivotantes pourraient être utilisées pour diriger les faisceaux laser vers le capteur de manière indépendante.

J'ai percé un morceau de bois à l'aide d'un foret à peine sur le diamètre de l'arbre du miroir dans un morceau de bois que j'ai mis au fond de la poche latérale. Ainsi, les miroirs sont soutenus à la verticale pendant que le joueur ajuste sa tête pour viser les lasers.

Les petits miroirs télescopiques ont également l'avantage d'être suffisamment courts pour tenir horizontalement sous le haut de la poche, il n'est donc pas immédiatement évident qu'il y a des miroirs sur le côté.

Étape 3: Le côté avant étagère de la boîte

Le devant de la boîte comportait deux étagères inclinées. Je savais que je voulais utiliser les deux étagères pour différents puzzles.

J'ai décidé qu'un puzzle utiliserait une lumière noire pour éclairer l'encre UV invisible, et l'autre puzzle utiliserait plusieurs capteurs de lumière (photorésistances) à la suite. Après avoir expérimenté avec une seule ampoule UV provenant de l'extrémité d'un stylo à encre invisible, j'ai trouvé son faisceau lumineux insatisfaisant. Au lieu de cela, j'ai commandé des ampoules plus grandes (10 mm) et j'en ai utilisé trois pour éclairer l'étagère du haut sur laquelle j'avais dessiné un puzzle tangram traditionnel à l'encre UV. J'ai câblé chaque lumière individuellement à une broche de sortie Arduino avec une résistance de 100K (un câblage en série aurait nécessité plus que les 5 volts avec lesquels je fournissais mon Arduino). À l'insu du joueur, un capteur à effet Hall (qui détecte la présence d'un aimant puissant) est câblé à une résistance et collé à chaud à un endroit particulier derrière le panneau arrière. Lorsque les lumières noires sont allumées, le joueur doit utiliser des pièces de tangram en bois qui lui ont été fournies pour compléter la conception du tangram. La pièce carrée de tangram contient un aimant de terres rares intégré et lorsqu'elle est placée au bon endroit (en haut), le puzzle est terminé. En fin de compte, j'ai été satisfait de la façon dont ce puzzle s'est avéré. Pour l'étagère du bas, j'ai eu l'idée de créer un puzzle qui obligerait un joueur à lire quelques indices et, à partir d'eux, à placer quatre personnages dans le bon ordre de gauche à droite. J'ai pensé que je pouvais créer des personnages (découpés avec mon Silhouette Cameo) qui avaient des fenêtres de film transparentes de différentes nuances.

Ne connaissant pas trop les photorésistances, je pensais que si les personnages étaient placés dans le bon ordre, leurs films affecteraient de manière fiable les lectures de lumière sur chacun des capteurs de lumière. J'ai trouvé plusieurs films plastiques de couleurs différentes et je les ai testés pour déterminer quelles quatre couleurs de film étaient les plus distinctes les unes des autres. Mais cette idée a mieux fonctionné en théorie qu'en réalité.

Les capteurs de lumière ne sont finalement pas aussi fiables, et j'ai constaté que la moindre différence dans les angles installés affectait également grandement la lecture donnée par chaque capteur, même si la lumière qui les éclairait était exactement la même. Cela étant dit, j'étais déterminé à faire ce travail, et j'ai trouvé un moyen d'ordonner les personnages et leurs films sur les capteurs qui 1) ne permettraient jamais de résoudre le puzzle par accident et 2) pourraient être résolus de manière fiable dans une pièce avec suffisamment de lumière à chaque fois. Ces capteurs de lumière sont câblés exactement de la même manière que les capteurs utilisés avec les lasers du côté du courrier haut (avec une résistance séparant la branche non positive d'une broche négative et d'une broche d'entrée). Il y a beaucoup de documentation sur la façon de câbler ces choses là-bas.

Parce que je ne savais pas combien de lumière il y aurait lorsque les joueurs tentaient ce puzzle, au lieu de vérifier des valeurs spécifiques ou des différences entre les mesures, je vérifie simplement que mon film le plus léger a une lecture plus élevée que le prochain film le plus léger, et que film avait une lecture plus élevée que le suivant, et ainsi de suite.

Mes indices de commande, avec des références Covid-19 pour le plaisir, sont illustrés. Une autre chose que j'avais initialement hâte de faire avec cette boîte était d'avoir des compartiments cachés au-dessus des étagères qui s'ouvriraient automatiquement lorsqu'un joueur résolvait un puzzle pour lui fournir des fournitures pour le prochain puzzle. Il y a beaucoup d'espace au-dessus de chaque étagère pour ce faire. J'ai donc installé deux panneaux de charnières et fait quelques expérimentations en essayant d'utiliser de petits servomoteurs pour ouvrir les panneaux, mais je ne suis pas ingénieur en mécanique, et je n'arrivais tout simplement pas à le faire fonctionner correctement. J'ai mis le projet de côté pendant quelques semaines dans la frustration.

Au bout de quelques semaines, j'ai décidé de passer commande pour mettre fin à ce projet, il valait mieux abandonner l'idée de déplacer les portes. Pour résoudre le problème de l'approvisionnement du joueur, j'ai trouvé une solution très simple décrite dans l'étape du haut de la boîte ci-dessous.

Étape 4: Le haut de la boîte

Le dessus de la boîte a un couvercle qui s'ouvre. À l'origine, j'avais prévu de verrouiller le couvercle et de ne le déverrouiller et de l'ouvrir que lorsqu'un puzzle serait terminé avec succès. Mais après que mon idée de compartiments secrets à ouverture automatique s'est avérée trop difficile à mettre en œuvre dans un délai raisonnable, j'ai réalisé que j'avais besoin d'une solution plus simple. J'ai décidé de garder le haut déverrouillé et de l'utiliser simplement pour stocker les « fournitures » que le joueur recevrait à la fin de chaque puzzle. Mais comment pourrais-je limiter les joueurs aux seules fournitures qu'ils étaient censés recevoir lorsqu'ils ont terminé chaque puzzle ? Ma réponse simple était d'avoir de petits sacs avec des cadenas. Chaque fois qu'un joueur résout un puzzle qui a une récompense, la combinaison du cadenas correspondant est annoncée et le joueur peut tester les cadenas pour déterminer quel sac il peut ouvrir.

C'était une solution facile, et cela simplifiait considérablement la mécanique de la boîte sans trop compromettre le plaisir de résoudre des énigmes. Et cela m'a permis d'enfin finir la boîte ! En fin de compte, le haut de la boîte a également fini par stocker une bonne quantité de composants électriques provenant des lumières, des boutons et des lasers.

Étape 5: La porte arrière de la boîte

J'ai toujours pensé que la porte arrière de la boîte contiendrait le « prix » pour avoir résolu toutes les énigmes de la boîte. Il s'est avéré qu'il y a tellement de fils, de chargeurs et d'autres composants électriques qu'il n'y a pas beaucoup de place pour autre chose. Pour le puzzle de ce côté, j'ai d'abord pensé que j'aimerais avoir une grille en contreplaqué qui s'adapterait à l'arrière de la porte à travers laquelle un jeton avec un aimant dans sa base ferait son chemin dans un labyrinthe, mais je n'avais aucun moyen de découper une grille en bois, et j'ai décidé qu'un labyrinthe sur un morceau de papier ou de tissu pourrait tout aussi bien fonctionner même si ce n'était pas aussi cool. Au final, je n'ai même pas fait de vrai labyrinthe. Je viens de faire un chemin simple en utilisant du vinyle thermocollant sur un morceau de tissu en lin. Le tissu se fixe à la porte avec des aimants (encastrés à l'arrière de la porte). Le joueur déplace son jeton (contenant un aimant dans la base) de « début » à « fin » et, dans le processus, déclenche un capteur à effet hall pour terminer avec succès le puzzle et déverrouiller le verrou électromagnétique de la porte. (Pour rendre un peu plus difficile de "tricher" à [ou d'aller directement à la fin], j'allais ajouter un deuxième capteur à effet hall quelque part sur le parcours, mais comme le chemin est si simple de toute façon, cela me semblait exagéré.) Mon « jeton » n'est qu'un vieux contenant de baume à lèvres qui contient un aimant de terre rare dans sa base.

Le solénoïde est alimenté par une batterie de 9 volts et connecté à l'Arduino via un relais de 5 volts.

Bien que le puzzle soit simple, j'espère que le défi pour certains joueurs sera qu'il n'est pas immédiatement évident de savoir ce qu'il faut faire avec le tissu, le jeton et les aimants lorsqu'ils se trouvent dans le sac de fournitures.

Étape 6: Voyants, boutons et sons

Je savais que je voulais que la boîte de puzzle ait des lumières et des sons. Je pensais aussi que si j'avais des boutons, j'aurais beaucoup plus de flexibilité avec les puzzles que je pourrais créer. Je décide d'ajouter les boutons et les lumières autour du haut de la boîte pour la garder aussi soignée que possible. J'ai percé 4 trous de chaque côté. Les lumières utilisées sont 9 LED multicolores adressables individuellement sur une seule chaîne. Ils nécessitent une batterie supplémentaire provenant de l'extérieur de l'Arduino, mais ils sont faciles à programmer. C'était ma première expérience avec les boutons Arduino. Les boutons nécessitaient également des résistances câblées dessus. Il existe de nombreuses documentations concernant les boutons. Le son était fourni par un lecteur mp3 DFPlayer connecté à un seul haut-parleur bon marché que j'ai sorti d'un haut-parleur d'accueil bon marché. J'ai eu quelques problèmes avec le référencement des fichiers par des noms ou même des numéros (voir le code), mais finalement, il n'était pas trop difficile de comprendre comment le faire fonctionner. Avec trois lumières et 1 bouton sur chacun des trois côtés (gauche, droite et avant), j'ai essayé de trouver des idées de puzzles. Finalement, j'ai opté pour un puzzle de couleur, un puzzle de lumière clignotante et un puzzle d'histoire d'écoute. Pour le puzzle de couleurs, les deux lumières extérieures de chaque côté sont réglées sur des couleurs primaires. La lumière intérieure est initialement éteinte. Le joueur appuie sur le bouton pour allumer et changer la couleur de la lumière en la bonne couleur secondaire. Par exemple, si les deux extérieurs sont rouge et bleu, la lumière intérieure doit être réglée sur violet. Pour le puzzle clignotant, je fais clignoter les deux lumières extérieures de chaque côté de la boîte le nombre de fois correspondant à leur position. De gauche à droite, 1, 3, 4, 6, 7, 9. La lumière du milieu de chaque côté doit être synchronisée avec sa position en appuyant sur son bouton autant de fois. En fin de compte, le puzzle est gagné par la lumière à la position 1 qui clignote une fois, la lumière à la position 2 qui clignote deux fois, jusqu'à la lumière à la position 9 qui clignote 9 fois. Pour le puzzle d'écoute, une histoire enregistrée est lue. L'histoire contient plusieurs fois les mots GAUCHE et DROITE. Les boutons gauche et droit doivent être enfoncés dans le même ordre que l'histoire pour terminer le puzzle. De plus, les lumières et le son sont tous deux utilisés pour indiquer que le joueur a réussi certaines énigmes, pour donner au joueur les combinaisons des sacs de fournitures et pour lui faire savoir qu'il a résolu toute la boîte.

Étape 7: La séquence de lecture et le code

Le jeu de boîte est séquentiel. Les 8 énigmes doivent être résolues dans l'ordre. Et bien qu'il existe de nombreuses possibilités pour commander les puzzles, c'est ce que j'ai terminé avec: La boîte de puzzle démarre par le joueur (ou le guide de la boîte, AKA moi) en appuyant simultanément sur les boutons gauche et droit. Les lumières du puzzle de couleur sont allumées et le joueur doit déterminer qu'il doit régler les lumières centrales sur chacun des 3 côtés avec la bonne couleur secondaire (orange, vert, violet).

Après avoir réglé correctement les couleurs, les lasers au-dessus de la poche de courrier sont allumés et le joueur doit trouver les miroirs hors de vue et les utiliser pour diriger les faisceaux laser sur les capteurs laser.

Ensuite, le puzzle des lumières clignotantes commence. Le joueur appuie sur le bouton pour que la lumière du milieu de chaque côté clignote le nombre correct de fois, et à la fin, 1) un numéro est lu pour la combinaison de l'un des sacs de fournitures et 2) les lumières UV sont allumées.

Le premier sac contient les morceaux de tangram en bois. Le joueur voit le contour éclairé aux UV du puzzle tangram et complète la forme avec les pièces en bois. Lorsque la pièce supérieure est placée, le puzzle est résolu et un message est diffusé, indiquant au joueur d'appuyer sur le bouton avant pour continuer.

Lorsque le joueur appuie sur ce bouton avant, le puzzle commence l'histoire GAUCHE-DROITE. Il peut rejouer l'histoire en appuyant à nouveau sur le bouton avant. Finalement, il se rend compte qu'il doit appuyer sur les boutons gauche ou droit chaque fois que l'histoire dit l'une des directions.

Lorsqu'il a terminé correctement la séquence de boutons GAUCHE-DROITE, un autre message est annoncé avec la combinaison d'un autre sac de ravitaillement. Cette fois, le sac contient les boucles de ficelle lestées. Les nombres sur les boucles indiquent au joueur qu'il doit les diviser en piles égales. Lorsque le même poids est mis sur chaque hameçon (en fait c'est juste le bon hameçon qui mesure), une autre combinaison est annoncée.

Cette fois, le sac de fournitures contient les personnages avec un film coloré et les indices pour indiquer au joueur comment ordonner les personnages. Le joueur les place dans le bon ordre, et enfin l'annonce est faite pour la dernière combinaison de sacs de ravitaillement.

Le dernier sac contient le tissu en lin avec la ligne de départ->fin, 5 petits aimants et un jeton avec un aimant caché dans la base. Le joueur déplace le jeton du début à la fin, et la porte arrière est enfin déverrouillée et des lumières et des sons annoncent que le joueur est le Grand Gagnant.

Avec autant de capteurs d'entrée et de sorties, j'avais besoin de plus de broches que l'Arduino Uno ou le Nano ne pouvaient en fournir. Ultimate J'ai utilisé un Mega hors marque. J'ai utilisé une combinaison de 1) soudure directe sur les capteurs et les fils positifs et négatifs et 2) les broches de cavalier poussées directement dans le Mega. Je n'ai pas particulièrement aimé la sensation des broches du cavalier dans le Mega (un peu lâche), alors j'ai utilisé de la colle chaude pour leur donner un peu plus de soutien. Et pour l'instant ça marche, et j'ai hâte que plus de gens y jouent !

Faites-moi savoir si vous avez des questions spécifiques sur les fournitures ou les méthodes que j'ai utilisées pour remplir cette boîte, et je ferai de mon mieux pour y répondre.

Si vous aimez l'idée d'utiliser un Arduino pour créer des puzzles de type Escape Game, je vous recommande de vous abonner à Playful Technology sur YouTube. L'hôte, Alastair, est mon héros Arduino !

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